| 研究課題/領域番号 |
20K12721
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90140:医療技術評価学関連
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| 研究機関 | 東京医科大学 |
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研究代表者 |
高橋 康仁 東京医科大学, 医学部, 助教 (60567668)
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| 研究分担者 |
立岩 俊之 東京医科大学, 医学部, 准教授 (00424630)
宍戸 孝明 東京医科大学, 医学部, 教授 (70266500)
正岡 利紀 東京医科大学, 医学部, 准教授 (70256270)
山本 謙吾 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10246316)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 人工股関節 / 複合セラミックス / 加速エージング / 相変態 / 残留応力 / 構造健全性 / 低温劣化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在、人工股関節インプラントには、アルミナ―ジルコニア複合セラミックスが使用されているが、生体内で低温劣化（LTD）と呼ばれる経年劣化が生じることが課題となっている。セラミックインプラントの安全性を正確に評価するためには、LTDに関する厳密な実験検証が不可欠となるが、現行のISOやASTMの標準化試験は生体条件を単純化した画一的試験であるため、患者の体内に挿入して初めて不具合が表出する可能性が危惧されている。本研究では、最新複合セラミック製人工股関節の長期構造健全性を明らかにし、次世代材料開発の足掛かりにするとともに、耐用予測精度向上のための新たなシミュレーション条件について具体的提示を行う。
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| 研究成果の概要 |
アルミナ強化型ジルコニア（ATZ）やジルコニア強化型アルミナ （ZTA）製人工股関節は、ジルコニアの経年的相変態による低温劣化（LTD）を来すことで知られる。加速エージングの結果、ATZではジルコニア単斜晶の核生成と核成長を認め、ZTAよりもLTD進行が速いが、亀裂遮蔽能に優れることを確認した。一方、ZTAは核成長せずLTD進行が遅いため、長期構造安定性が期待できるが、亀裂遮蔽能でATZに劣るため、ceramic-on-ceramic摺動面構成の際に留意が必要と思われる。また微小亀裂を導入した応力集中下における加速エージング法では、現行の標準化試験よりも臨床に近いデータを得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現行の標準規格化された耐用予測試験は生体内条件をごく単純化した画一的試験であるため、実際の臨床データと大きな誤差が生じ得ることを本研究で示した。この解決策の一つとして、ジルコニア含有セラミック製インプラントの経年的なLTDシミュレーションにおいては、応力集中下に加速エージングを実施することの有用性を提示した。またジルコニア含有量を減らすとLTD（単斜晶核成長）を抑制できるが、亀裂遮蔽能が低下するという一長一短があることを示し、この知見に基づき臨床での機種選択における留意点についても提案した。
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